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      基于海洋資源環(huán)境承載力的海上油田環(huán)境保護管理研究

      2019-09-10 07:22:44曲良
      海洋開發(fā)與管理 2019年5期
      關鍵詞:全生命周期海洋

      曲良

      摘要:文章結合《資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預警技術方法(試行)》,通過分析海洋資源環(huán)境承載能力與海上油田環(huán)境保護管理的相關性,提出了海上油田全生命周期環(huán)境保護管理的新思路。同時結合海上油田的項目特點,探討了現(xiàn)階段海洋資源環(huán)境承載力監(jiān)測預警技術在功能區(qū)劃、管控要求和監(jiān)測預警中可能存在的不協(xié)調、不一致和不斷變化的問題,并提出了統(tǒng)一用海類型及其管控要求、差異化政策措施和動態(tài)分析的建議。

      關鍵詞:海洋;資源環(huán)境承載力;海上油田;全生命周期;環(huán)境保護管理

      中圖分類號:P76 ;X5文獻標志碼:A文章編號:1005-9857(2019)05-0051-06

      Managing Offshore Oilfields for Environmental Protection Based on Marine Resources and Environmental Capacity

      QU Liang

      (CNOOC China Limited,Tianjin Branch,Tianjin ?300459,China)

      Abstract:A new frame of managing offshore oilfields for environmental protection was proposed by analyzing the relationship between environmental management of offshore oilfield and capacity monitoring of marine resources,based on the method of technical manual of resources and environment carrying capacity monitoring and early-warning (Trial).In addition,discussions of the disadvantages of current adopted monitoring and predicting techniques for marine resources and environmental capacity were analyzed and further suggestions were made.

      Key words:Marine,Resources and environment capacity,Offshore oilfield,Life cycle,Environmental protection management

      0引言

      資源環(huán)境承載力是基于人類生活生產(chǎn)活動與自然界物質間的相互作用而形成,是自然界物質能夠承載人類生活生產(chǎn)活動最大規(guī)模體量值[1]。根據(jù)國家發(fā)展和改革委員會等13 部委下發(fā)的《資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預警技術方法(試行)》中定義,資源環(huán)境承載力是指在自然生態(tài)環(huán)境不受危害并維系良好生態(tài)系統(tǒng)的前提下,一定地域空間可以承載的最大資源開發(fā)強度與環(huán)境污染排放量以及可以提供的生態(tài)系統(tǒng)服務能力。建立資源環(huán)境承載力監(jiān)測預警機制,對資源超載區(qū)域實行限制性措施,是全面深化改革和生態(tài)文明建設的一項重大任務和重要舉措。同時,對資源環(huán)境開展監(jiān)測、評價,并通過特定指標或生態(tài)環(huán)境損害程度來判斷是否開展承載力超載的預警,能夠為生態(tài)環(huán)境保護管理策略的制定和措施的實施提供有力的支撐[2]。

      海洋作為自然資源的重要組成部分,對其開展資源環(huán)境承載力研究與評價分析,已受到諸多學者的關注[3-5]。有學者提出,海洋資源環(huán)境承載力指一定時期和一定區(qū)域范圍內,在維持區(qū)域海洋資源結構符合可持續(xù)發(fā)展需要且海洋生態(tài)環(huán)境功能仍具有維持其穩(wěn)態(tài)效應能力的條件下,區(qū)域海洋資源環(huán)境系統(tǒng)所能承載的人類各種社會經(jīng)濟活動的能力[6-7]。在海洋資源環(huán)境承載力研究方面,有學者以渤海西部的津冀海域為研究區(qū)域,針對不同的海域使用類型,以海域開發(fā)強度指數(shù)和海域開發(fā)利用標準為基礎,構建了海域開發(fā)承載力指數(shù),開展了津冀海域內不同行政區(qū)域的海洋資源環(huán)境承載力評估,并提出通過合理布局產(chǎn)業(yè)、嚴控圍填海以及落實海洋功能區(qū)劃將有助于減緩海域資源壓力[8]。也有學者針對環(huán)渤海地區(qū),利用熵值法構建了海洋資源環(huán)境承載力綜合評價值,比較了2006—2012年環(huán)渤海三省一市海洋資源環(huán)境承載力的波動情況[9]。有學者以深圳東部海域為研究對象,建立了基于“壓力”“狀態(tài)”和“響應”的海洋生態(tài)環(huán)境承載力三維量化評價模型,并以調研、專家咨詢以及相關標準為基礎確立了評價指標權重,通過對比評價指標權重,評價了該區(qū)域2011—2015年的海洋生態(tài)環(huán)境承載力[10]。

      目前,學者們針對海洋資源環(huán)境承載力的研究多集中于采用選擇特定海域,利用構建模型、評價指標以及對比指標權重等方法,開展評價,并基于評價結果提出管理措施。而對于海洋資源環(huán)境承載力評價技術方法與特定海洋資源開發(fā)利用活動的適用性及其對管理策略影響的研究較少。有學者詳細分析了海洋資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預警方法構建的基礎、超載閾值的確立方法及其對海洋資源環(huán)境保護管理的影響,指出基于海洋功能區(qū)劃、環(huán)境質量標準以及指標多年變化情況而確定的超載閾值,缺少對資源環(huán)境保護與社會經(jīng)濟發(fā)展關系的考慮[6]。

      國家發(fā)展和改革委員會等13部委下發(fā)的《資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預警技術方法(試行)》建立了海域資源環(huán)境承載力評價的技術路線。該技術路線以海洋主體區(qū)功能區(qū)規(guī)劃、海洋功能區(qū)劃和相關標準為依據(jù),明確了預警指標的算法、超載閾值、預警等級以及超載成因解析和政策研究。本研究圍繞海上油田開發(fā)這一特定活動,結合其環(huán)保管理的特點,就《資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預警技術方法(試行)》中的海域評價技術方法對海上油田開發(fā)生產(chǎn)活動的適用性及其對環(huán)境保護管理的影響進行了探討,以期為海洋資源環(huán)境承載能力研究及其對海洋環(huán)境保護管理的對策支撐提供新的思路。

      1海上油田全生命周期環(huán)境保護管理

      21世紀90年代,學者們提出了全生命周期評價的理念,即通過對產(chǎn)品整個生命周期中的能量消耗、物質利用以及所產(chǎn)生廢棄物的排放情況進行辨識和量化,評估產(chǎn)品整個生命周期對環(huán)境所產(chǎn)生的影響,以尋求消除或減弱上述影響的途徑和措施[11]?;谏鲜龇椒?,有學者界定了全生命周期環(huán)境保護管理,指一種靈活、完整的框架體系,它通過對體系中目的、技術以及程序的規(guī)定,解決產(chǎn)品或組織活動的全生命周期中在經(jīng)濟、技術以及社會影響等方面出現(xiàn)的問題,以實現(xiàn)在全生命周期中環(huán)境保護管理水平的持續(xù)提高[12]。全生命周期環(huán)境保護管理的目的在于將項目實施整個過程中所產(chǎn)生的環(huán)境影響降低至最小,減少項目污染物產(chǎn)生量、降低環(huán)境風險以及環(huán)境管理投入成本[13]。

      海上油田開發(fā)生產(chǎn)采用全生命周期的環(huán)境保護管理方法,將海上油田項目分為預可研階段、可行性研究階段、設計建設階段、試生產(chǎn)階段、生產(chǎn)階段以及廢棄階段。

      在預可研階段,根據(jù)海上油田勘探開發(fā)工程的位置、開發(fā)規(guī)模和特點,結合所識別的主要敏感目標(海洋生態(tài)紅線區(qū)、海洋特別保護區(qū)、水產(chǎn)種質保護區(qū)、自然保護區(qū)等),初步判斷項目建設風險及對所在區(qū)域可能帶來的影響。

      在可行性研究階段,通過開展工程項目的環(huán)境影響評價,分析項目設計建造以及生產(chǎn)階段所產(chǎn)生的環(huán)境影響,提出減小或避免環(huán)境影響的對策措施。

      在項目設計建造階段,依據(jù)環(huán)境影響評價的內容,確定設計方案中的環(huán)境保護管理專篇以及建造階段的環(huán)境保護管理方案。

      在生產(chǎn)階段,開展環(huán)保設備的選型、安裝到位以及調試完成。通過建立環(huán)保管理制度,落實環(huán)保措施,確保生產(chǎn)過程中生產(chǎn)污水、生活污水、固體廢棄物等污染物按照環(huán)境影響報告進行處置。

      廢棄階段主要針對海上設施廢棄處置過程開展環(huán)境保護管理,包括拆除或棄置作業(yè)對海域環(huán)境的影響評估、相關防范對策措施的分析以及作業(yè)過程中的環(huán)境監(jiān)測措施。

      海上油田全生命周期的環(huán)境保護管理旨在降低開發(fā)活動對海洋環(huán)境的影響。海洋資源環(huán)境承載力監(jiān)測預警技術則從海洋資源最大可開發(fā)閾值和海洋環(huán)境容量的角度,為海上油田全生命周期的環(huán)境保護管理思路及措施的制定提供了新的思路。

      2基于海洋資源環(huán)境承載力的環(huán)境保護管理思路

      2.1與海上油田開發(fā)環(huán)境保護管理相關的指標

      《資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預警技術方法(試行)》中建立了一系列評價指標,通過梳理,其中與海上油田開發(fā)環(huán)保管理相關的指標包括3類(圖1):

      ①海域:油氣開發(fā)用海面積和電纜管道用海面積;

      ②污染物:污水達標排放用海面積;

      ③海域生態(tài)環(huán)境狀況:符合海洋功能區(qū)水質要求的面積占海域總面積的比重、海洋生態(tài)綜合承載指數(shù)、漁業(yè)資源密度指數(shù)以及優(yōu)良水質比例變化。

      與海上油田全生命周期的環(huán)境保護管理相結合,上述指標體現(xiàn)為:

      ①在可行性研究和設計階段明確了油氣開發(fā)用海面積和電纜管道用海面積;

      ②在可行性研究階段的項目環(huán)境影響報告中對海上設施的污水達標排放用海面積進行了預測估算;

      ③在可行性研究階段,對項目所在海域的生態(tài)環(huán)境狀況開展了環(huán)境質量現(xiàn)狀的調查。

      2.2對海上油田開發(fā)環(huán)保管理思路的補充

      全生命周期的環(huán)境保護管理主要圍繞污染物開展,旨在通過實施一系列的生態(tài)環(huán)境保護方法,以降低項目全生命周期的污染物。結合以上3方面指標,能夠為現(xiàn)階段海上油田全生命周期的環(huán)境保護管理思路提供新的補充。

      2.2.1在海域使用方面

      在海域使用方面,可考慮將項目用海與區(qū)域資源環(huán)境承載情況統(tǒng)籌考慮,開展全生命周期的用海管理,以提升用海的合理化和集約化。

      目前,海上油田開發(fā)常依托導管架平臺和海底管道電纜。其中,由于導管架平臺具有透水式結構,對所在海域的水動力環(huán)境影響小,且抵抗水平荷載的能力強,被廣泛應用于海上油田的開發(fā)生產(chǎn)活動中。根據(jù)《海籍調查規(guī)范》的要求,平臺式油氣開采用海面積量算以平臺外緣線向四周平行外擴50 m為界;海底電纜管道用海面積量以管道邊緣線向兩側外擴10 m為界。

      結合資源承載力監(jiān)測的指標,在油田開發(fā)階段,一方面除關注項目建設的經(jīng)濟效益外,還需考慮設施用海對區(qū)域海洋資源承載的影響,評估設施用海的海域開發(fā)強度,以確保在資源承載范圍內實現(xiàn)有效開發(fā);另一方面,從油田開發(fā)生產(chǎn)全生命周期的角度考慮項目用海規(guī)劃。隨著海上油田后期的調整,設施新建、改擴建導致用海面積的調整,將引起海域開發(fā)強度的變化,這就需要在油田開發(fā)方案或設計階段對后期可能因調整而帶來的海域開發(fā)強度的變化加以考慮,確定合理的用海范圍,實現(xiàn)全生命周期的用海管理,以確保油田開發(fā)生產(chǎn)與資源承載能力的協(xié)調,并以此為基礎,結合油氣儲量分布,合理規(guī)劃油田未來的發(fā)展。

      2.2.2在污染排放用海管控方面

      在污染排放用海的管控方面,可考慮通過提升相關措施,降低污染源強,進一步降低環(huán)境影響。

      目前,在可行性研究階段的環(huán)境影響評價中,利用數(shù)值模擬方法對污染物排放的影響進行預測。以生活污水排放COD為例,在三維水動力模型的基礎上,利用對流擴散模型計算排放后的濃度場,結合邊界條件、初始條件以及COD排放源強,計算生活污水排放COD包絡線分布。因此,降低污染物排放源強能夠在一定程度上減少污染物排海面積。

      海上油田排放的主要污染物包括生活污水和生產(chǎn)水。以生活污水為例,可考慮在環(huán)保措施中采用“灰黑分離、灰水回注”的方案,削減排放量。海上設施產(chǎn)生的生活污水可分為黑水和灰水。灰水主要為海上設施人員的淋浴水、廚房和洗衣排水。黑水主要為廁所糞便水。“灰黑分離、灰水回注”是將黑水和灰水分開收集處理,黑水直接進入生活污水處理系統(tǒng),處理合格后排海;灰水進入過濾器過濾,然后進入設施流程中經(jīng)工藝處理系統(tǒng)后回注地層。通過“灰黑分離、灰水回注”可實現(xiàn)排放源強的削減。

      2.2.3在生態(tài)環(huán)境狀況方面

      在生態(tài)環(huán)境狀況方面,可將海上油田項目的環(huán)境影響與區(qū)域資源環(huán)境承載狀況作為一個整體進行考慮,將區(qū)域資源環(huán)境的變化納入項目開發(fā)活動環(huán)保管理的范疇內,以便分析油田開發(fā)生產(chǎn)活動與區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化的關系。

      就海上油田項目而言,在可行性研究階段開展的環(huán)境影響評價中,對項目周圍海域的環(huán)境概況進行了分析,主要包括海水水質、海洋沉積物、海洋生物等因子。在建設和生產(chǎn)階段,項目開展了針對水質、沉積物、生物生態(tài)等方面的跟蹤監(jiān)測,以分析項目建設過程和生產(chǎn)階段所在海域生態(tài)環(huán)境的變化。

      結合《資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預警技術方法(試行)》中對于海域生態(tài)環(huán)境承載力的評價,可考慮在項目環(huán)境概況調查與跟蹤監(jiān)測中,以相關功能區(qū)劃的水質標準為依據(jù),對項目環(huán)境影響評價劃定區(qū)域內水質、生態(tài)以及漁業(yè)資源的資源承載力變化情況進行了解,并考慮采取針對性的措施(如增殖放流)改善區(qū)域的生態(tài)環(huán)境狀況。

      2.3基于海洋資源環(huán)境承載力環(huán)保管理思路的建立

      從上述海洋資源環(huán)境承載力對海上油田開發(fā)環(huán)保管理思路的補充可以看出,海洋資源環(huán)境承載力監(jiān)測預警的提出,使得海上油田開發(fā)項目環(huán)保管理不僅關注自身污染物的處置,還需考慮將用海方式管控以及周圍區(qū)域海洋生態(tài)環(huán)境的變化情況納入項目全生命周期環(huán)境保護管理的相關環(huán)節(jié)中(圖2)。

      首先,在項目預可研和可研階段,通過合理布局、集約用海,保持區(qū)域海域開發(fā)的合理強度,并以區(qū)域海洋資源環(huán)境承載力監(jiān)測結果為參考,為未來區(qū)域項目的擴建、調整等發(fā)展規(guī)劃的實施提供區(qū)域資源承載方面的依據(jù)。同時,如海域開發(fā)強度即將達到超載或臨界超載,則可在項目前期階段提出預警,提前項目的海域開發(fā)強度實施管控。

      其次,在建造和生產(chǎn)階段開展跟蹤監(jiān)測,通過對比項目區(qū)域內的生態(tài)環(huán)境參數(shù)與海洋資源環(huán)境承載力監(jiān)測指標(漁業(yè)資源和海域生態(tài)環(huán)境)的差異,對相關污染物采取措施,開展針對性的差異化管控,以降低污染物排放用海、提升區(qū)域環(huán)境質量,降低項目實施對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響。

      綜上,結合海洋資源環(huán)境承載力監(jiān)測的相關要求,在海上油田開發(fā)活動中,通過合理規(guī)劃、科學設計、減排污染物等措施,以最小的用海、最低的環(huán)境影響支撐最大程度的油氣資源開發(fā)與利用,實現(xiàn)集約與保護的并重。

      3問題與建議

      3.1功能區(qū)劃的協(xié)調性

      隨著海洋資源環(huán)境承載力監(jiān)測預警機制的逐步建立,海洋資源環(huán)境承載力的變化情況將成為政府相關管理部門開展區(qū)域規(guī)劃的重要依據(jù),也將是建設單位判斷區(qū)域承載力變化趨勢,開展項目立項、可行性研究以及方案設計等工作的重要參考因素之一。其中,海域開發(fā)強度是海洋資源環(huán)境承載力評價中的一項重要指標,其評價由區(qū)域海洋功能區(qū)劃的類型及其相關要求所決定。而目前,我國的海洋功能區(qū)劃存在相互不協(xié)調的情況。

      我國海洋功能區(qū)劃按照行政區(qū)劃分為國家、省、市、縣四級。國家級海洋功能區(qū)劃是編制地方各級海洋功能區(qū)劃的重要依據(jù)。省級海洋功能區(qū)劃是根據(jù)全國海洋功能區(qū)劃的要求,劃定一級類和二級類海洋功能區(qū)。市、縣級海洋功能區(qū)劃是根據(jù)省級海洋功能區(qū)劃,劃定本地區(qū)一級類、二級類海洋功能區(qū)。就具體海域而言,不同層級海洋功能區(qū)之間往往存在不協(xié)調的情況。例如:根據(jù)《全國海洋功能區(qū)劃(2011—2020年)》,渤海中部海域是我國重要的海洋礦產(chǎn)資源利用區(qū)域。而該區(qū)域的部分海域在省級海洋功能區(qū)劃中的用海類型為漁業(yè)用海。上述的不協(xié)調將影響項目建設單位在項目啟動前對于所在海域資源環(huán)境承載情況的判斷。因此,建議理順現(xiàn)有多級海洋功能區(qū)劃的用海類型及其管控要求,以確保功能區(qū)劃的協(xié)調一致,也便于海洋資源環(huán)境承載力監(jiān)測對區(qū)域項目建設可行性研究以及環(huán)境影響分析等方面的指導。

      3.2管控要求的差異性

      《資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預警技術方法》是以行政區(qū)為評價單元。根據(jù)《GB/T17108—2006 海洋功能區(qū)劃技術導則》中的定義,省級海洋功能區(qū)劃范圍界定為自海岸線(平均大潮高潮線)至領海的外部界限。具體而言,其區(qū)劃的地理范圍是毗鄰的領海(即從領?;€向外海12 n mile)和內水(即從海岸線至領海基線之間的海域)[14]。針對以上區(qū)域范圍,在資源環(huán)境承載能力管控方面分為超載、臨界超載、不超載3個等級。其中,針對超載因素將實施最嚴格的區(qū)域限批。以生態(tài)環(huán)境超載為例,將逐步減少現(xiàn)有入海排污口,暫停審批新建、改建、擴建海洋(岸)工程建設項目。

      就海上油田開發(fā)生產(chǎn)而言,部分油田位省級海洋功能區(qū)劃范圍(12 n mile)以外,其所在海域的生態(tài)環(huán)境條件、主要污染物類型均與近岸海域存在一定差異,且現(xiàn)有技術方法中的海域開發(fā)效率變化指標也未明確上述區(qū)域的計算方法。因此,建議針對省級海洋功能區(qū)劃范圍以外的建設項目,建立單獨的海洋資源環(huán)境監(jiān)測預警技術,開展資源承載力分析,并制訂針對性的管控措施。

      此外,不同類型的建設項目由于所產(chǎn)生的污染物不同,環(huán)保措施不同,給所在區(qū)域帶來的環(huán)境影響程度也存在差異。針對海上油田開發(fā)項目,項目建設多采用透水式的導管架結構,管道埋設通常頂部距海床表面為1.5 m。除在導管架樁腿周圍將形成局部渦流外,設施不改變原海底地貌特征,未引起明顯沖淤環(huán)境變化,對周邊海域的流場影響較小,對所處海域的水交換能力也沒有影響,加之棄置階段所采用的切割導管架至泥面以下4 m等措施的實施,使得所在海域的基本功能沒有變化。生產(chǎn)期間排放入海的污染物主要為達標排放的生活污水和生產(chǎn)水。通過建立一系列的管理制度,并逐步實施污染物減排等措施,使得海上油田項目全生命周期對于區(qū)域海洋生態(tài)環(huán)境以及海域基本功能的影響日趨減弱。因此,建議針對不同類型的項目,在保障區(qū)域資源環(huán)境承載力水平的基礎上,結合項目的環(huán)保管理措施以及環(huán)境影響分析,采取差異化的政策措施,實施管控。

      3.3監(jiān)測預警的動態(tài)性

      首先,根據(jù)《海洋功能區(qū)劃管理規(guī)定》的要求,海洋功能區(qū)劃期限應當與國民經(jīng)濟和社會發(fā)展規(guī)劃相適應,不應少于5年。而且,海洋功能區(qū)劃批準實施兩年后,縣級以上海洋行政主管部門對本級海洋功能區(qū)劃提出一般修改或重大修改的建議。而功能區(qū)劃的調整,勢必將導致區(qū)域監(jiān)測預警分析結果的變化。其次,隨著建設項目環(huán)境保護措施的不斷完善與提升,其對區(qū)域海洋生態(tài)環(huán)境的影響將減弱,海洋環(huán)境和生態(tài)承載狀況也會隨之變化,海洋資源環(huán)境監(jiān)測預警的分析結果將發(fā)生調整。

      因此,建議采用動態(tài)分析的方法開展海洋資源環(huán)境監(jiān)測與預警,根據(jù)區(qū)域海洋功能區(qū)劃的調整、生態(tài)環(huán)境條件的變化以及項目實施對于區(qū)域環(huán)境影響的程度,動態(tài)性地開展預警等級的界定以及管控措施的制定。

      4結論

      海洋資源環(huán)境承載能力的監(jiān)測與預警為海上油田項目環(huán)境保護管理提供了新的思路,將區(qū)域資源環(huán)境承載情況與海上油田項目作為整體在環(huán)境保護管理中加以考慮,通過合理、集約化利用區(qū)域資源,并采取措施,最大程度減少污染物排放,降低環(huán)境影響,有效地推動海上油氣資源開發(fā)與區(qū)域環(huán)境資源的可持續(xù)發(fā)展。

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